Descontaminación de suelos - Edafologia.netedafologia.net/desconta/quimicas2.pdf · 2 Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II 1 Introducción 2 Técnicas de

1

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II

Master en

Ingeniería del Medio Ambiente

Módulo Suelos

Carlos Dorronsoro FernándezDpto Edafología y Química Agrícola

Facultad de Ciencias. Universidad de [email protected]

http://edafologia.ugr.eshttp://www.edafologia.net

Descontaminación de suelos

2


Introducción1

Técnicas de anulación del suelo2

Técnicas físicas y químicas3

Técnicas biológicas4

Casos prácticos

Pro

gram

a ge

nera

l

17. Descontaminación de suelos. Índice


3


Introducción1

Técnicas de anulación del suelo2

Técnicas físicas y químicas3

Técnicas biológicas4

Casos prácticos

Pro

gram

a ge

nera

lDescontaminación de suelos

4


arrastre lavado extracción química oxidación/reducción deshalogenación tratamiento electroquímico desorción térmica

Técnicas físicas y químicasde descontaminación del suelo


Son técnicas mucho más recomendables que las descritasen el capítulo anterior ya que ahora el suelo se recupera aldestruir o arrastrar a los contaminantes.

5




Parte I

Parte II

Parte III


6




Parte I

Parte II

Parte III

x

x

x

x

7


Lavado

Lavado in situ (Soil Flushing) Descripción

Lavado in situ (Soil Flushing)

In situ y ex situ

Agua

Técnicas físicas y químicas II. LAVADOLa

vado

in s

itu

Técnica de extracción de los contaminantes del suelo por laaplicación de agua.

8


Aditivos:surfactantes(detergentes)

ydisolventes(alcoholes)


vado

in s

itu

AGUA SIN O CON ADITIVOSA veces el agua contiene algún aditivo para favorecer lasolubilidad del contaminante.Aditivos: surfactantes (detergentes) y disolventes (alcoholes).La efectividad es muy dependiente del tipo de suelo ycontaminantes.Las soluciones extraídas del suelo deben ser tratadas conalgún sistema de depuración para separar loscontaminantes del agua con los aditivos, para sureutilización y ello representa un importante aumento de loscostes.Un inconveniente adicional es la posibilidad de que en elsuelo pueda quedar un residuo del aditivo.

9


www.frtr.gov


vado

in s

itu

El sistema maneja gran cantidad de líquidos que deben sertratados antes de volverlos a usar.

10


http://home.case.edu/


vado

in s

itu

En el lavado in situ el liquido es inyectado al suelo, atraviesasu masa y se disuelven los contaminantes. Estos sonarrastrados a los macroporos desde donde son bombeadosa la superficie.

11


Aplicaciones y ventajas

VOCs y SVOCs solubles en agua, cianuros

metálicos, disolventes nitrogenados, compuestos inorgánicos y

metales pesados.


vado

in s

itu

12


Limitaciones e inconvenientes

No utilizable en suelos de baja permeabilidad o heterogéneos.

Los aditivos se adhieren a las partículas del suelo.

Los contaminantes orgánicos son fuertementeadsorbidos por las arcillas.

Los contaminantes no se destruyen.

Los líquidos resultantes (muy abundantes) deben deser tratados.

En ocasiones descontaminación insuficiente.

Se puede contaminar el suelo circundante.. Se usa muy poco para los suelos contaminados.


vado

in s

itu

-- Los aditivos (surfactantes y disolventes) se adhieren a laspartículas del suelo disminuyendo la porosidad y quedan enmayor o menor cantidad retenidos en el suelo,contaminándolo.

-- Los contaminantes orgánicos son fuertemente adsorbidospor las arcillas, por lo que resultan difíciles de arrastrar.-- En ocasiones, la descontaminación conseguida por estatécnica resulta insuficiente y es necesario completar elproceso con otros procedimientos-- Se usa muy poco para los suelos contaminados. Es muyutilizada para el tratamiento de las aguas.

13


http://www.usace.army.mil/


vado

in s

itu

Al inyectar agua al suelo contaminado se puede provocar ladifusión de la migración a otras zonas de suelo limpio. Estono ocurre en el caso de las aguas subterráneas.

14

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

Lava

do in

situ

Esta técnica requiere una alta densidad de pozos que elagua inyectado se propague por todo el suelo.

15


Costes

Moderados costes, pero muy variables.

300 $/m3.

Tiempo

De moderado a largo.


vado

in s

itu

Moderados costes, pero muy variables según del tipo decontaminación, de la extensión, de la concentración y deltipo de aditivos utilizados.

16


http://ag.arizona.edu/

Aeropuerto de Tucson (USA)

Agua + ciclodextrin


vado

in s

itu

Esta técnica ha sido aplicada, con buenos resultados, en elAeropuerto Internacional de Tucson (USA) para laextracción de tricloroetileno (compuesto muy cancerígeno)añadiéndole al agua un detergente (ciclodextrin; tanque“HPCD”) para facilitar la extracción.

17


Lavado ex situ (Soil Washing)

Descripción

Lavado ex situ (Soil Washing)

Localización Ex situ, generalmente on site.


vado

ex

situ

Igual a la técnica anterior pero ahora el suelo se excava y selleva a una planta para su tratamiento, consiguiéndose eneste caso una limpieza mucho más completa y rápida.Los contaminantes pueden ser arrastrados por disolución,pero también en suspensión.

18


http://www.art-engineering.com


vado

ex

situ

: on

site

Normalmente se trabaja on site

19


gravaspiedras


vado

ex

situ

: on

site

El suelo se excava y se lleva a una planta (frecuentementeon site) donde primero se homogeneiza y luego se separapor tamaños y se trata en un sistema de lavado. Laseparación por tamaños se realiza para facilitar las laboresde limpieza pues los contaminantes se unenpreferentemente a la fracciones finas, arcillas y limos, y conmucha menor intensidad a las arenas. Así las arcillas y loslimos se lavan más intensamente y si es necesario serepiten los lavados.El proceso combina la separación por disolución y flotaciónpor un lado y por otro, para los contaminantes pesados porgravedad. Se trata de una técnica muy experimentada enminería.

20



Contaminantes solubles en agua.

Mucho más enérgico.

Utilizable para cualquier tipo de suelos (no

necesitan ser permeables).

. Procedimiento moderadamente utilizado.


vado

ex

situ

: on

site

-- El proceso de lavado es mucho más enérgico (mezclado,agitación, tamizado y tratamiento selectivo) que en eltratamiento in situ con lo que se consigue unadescontaminación mucho más intensa y rápida.-- Utilizable para cualquier tipo de suelos (no necesitan serpermeables).

21



Con la materia orgánica y los contaminantes orgánicos

Mezclas complejas.


. Los líquidos resultantes abundantes.

Tiempo. De corto a moderado (semanas o meses).

Costes. Moderados, 300 $/m3.


vado

ex

situ

: on

site

-- Suelos con alto contenido en materia orgánica requierentratamiento previo.

-- Los contaminantes orgánicos son fuertemente adsorbidospor las arcillas, por lo que resultan difíciles de eliminar.

-- Para mezclas complejas de contaminantes hay queprogramar unos lavados secuenciales.

-- Los líquidos resultantes son abundantes y deben de serfinalmente tratados.

Costes. Moderados, 300 $/m3, incluyendo excavación.

22


Un caso prácticoSituación inicial Localización. New Jersey (USA).

New Jersey

King of Prussia


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site

. Kin

g of

Pru

ssia

23


Localización. King of Prusia Technical Corporation,


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Pru

ssia

King of Prusia Technical Corporation, Winslow Township(municipio), New Jersey (USA).Reciclado de residuos industriales y su transformación enproductos para la construcción.

24


Origen de la contaminación

56.781 m3 de residuos en seis lagunas

En 1990 se decreta la intervención,

se excava los suelos

completa extracción de los depósitos de las lagunas.

ContaminantesSuelos con altas concentraciones de metales pesados:

Cr, Cu y Ni.


vado

ex

situ

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site

. Kin

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Pru

ssia

Situación inicial

Como resultado de la actividad industrial de la King ofPrussia Technical Corporation, un total de 56.781 m3 deresiduos fueron almacenados en seis lagunas, pasando conel tiempo a contaminar a los suelos de la zona.En 1990 se decreta la intervención, excavándose los suelosy procediéndose a la completa extracción de los depósitosde las lagunas.

25


Propuestas de remediaciónSe proponen las siguientes seis alternativas:

1. No acción.

2. Limitada acción (cercado zona e intensas restricciones de uso).

3. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento yconsolidación en vertedero local.

4. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Transporte yalmacenamiento off site en un vertedero.

5. Establecimiento de concentraciones máximas permisibles.Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Extracción decontaminantes mediante lavado on site. Reposición en el sitio yrestitución de la topografía original.

6. Estabilización/solidificación de suelos, sedimentos y lodos.Recubrimiento.


vado

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. Kin

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Pru

ssia

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Propuestas de remediaciónSe proponen las siguientes seis alternativas:

1. No acción.

2. Limitada acción (cercado zona e intensas restricciones de uso).

3. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento yconsolidación en vertedero local.

4. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Transporte yalmacenamiento off site en un vertedero.

5. Establecimiento de concentraciones máximas permisibles.Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Extracción decontaminantes mediante lavado on site. Reposición en el sitio yrestitución de la topografía original.

6. Estabilización/solidificación de suelos, sedimentos y lodos.Recubrimiento.

Alternativa elegida: nº 5


vado

ex

situ

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site

. Kin

g of

Pru

ssia

27


Contaminantes

Los valores están expresados en mg/kg.En menores cantidades se encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag.NA = No analizado


vado

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site

. Kin

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Pru

ssia

200

100

100

100

Niveles dereferencia

paraparques

NA

387

8.010

9.070

Máximasconc. en

suelos delsitio

1.00010-3022389Pb75010-3533011.100Ni50020-10066011.300Cr50010-3086016.300Cu

Niveles deintervenciónen parques

Valoresnormalesen suelos

Media enlos

suelosdel sitio

En lodosde las

lagunas

Situación inicial

y menores cantidades de Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag.

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Contaminantes

Los valores están expresados en mg/kg.En menores cantidades se encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag.NA = No analizado


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Niveles dereferencia

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Máximasconc. en

suelos delsitio

1.00010-3022389Pb75010-3533011.100Ni50020-10066011.300Cr50010-3086016.300Cu

Niveles deintervenciónen parques

Valoresnormalesen suelos

Media enlos

suelosdel sitio

En lodosde las

lagunas

Situación inicial

Se supera el Nivel de referencia en, aprox., número deveces, casi:Cu 90 máx., 8 media; Cr 80 máx. y 6 media; Ni 4 máx. y 3media;Pb medias por debajo del Nivel de Referencia.

29


Área contaminada4 hectáreas, rodeadas de un denso bosque de pinos de uso recreativo.


vado

ex

situ

: on

site

. Kin

g of

Pru

ssia Situación inicial

30


Tratamiento

Técnica. Lavado ex situ (on site).

ProcedimientoDelimitación de los suelos contaminadoscon un equipo de fluorescencia de rayos-X.

Se excavaron unas 36.000 tn de suelo,pero sólo necesitaron limpiarse 18.144 tn.


vado

ex

situ

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site

. Kin

g of

Pru

ssia

Para la selección de los sitios contaminados se efectuó unaintensa campaña de campo con un equipo de florescenciade rayos-X portátil.Los suelos fueron excavados hasta que se encontraronsuelos limpios con el equipo de rayos-X portátil y fueronllevados a una planta de descontaminación.

31

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

Lava

do e

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tu: o

n si

te. K

ing

of P

russ

ia Tratamiento

32


EPA 542-C-04-004

Esquema de este sistema de lavado.Se distinguen 4 etapas: tamizado, separación, flotación y manejo del residuo de lodos.Velocidad del tratamiento 25 t/hora.TAMIZADO. Separación en una tolva de los fragmentos gruesos del suelo (>20cm; piedray ramas) (no representado en la figura). El material que pasa a través del tamiz estransportado a otro tamiz vibratorio de una luz de malla de 5 cm, el material fino se lleva aun tamizado en húmedo para desagregar los terrones. Al agua se le añade un detergentepara desprender los contaminantes de la superficie de las gravas. El material que nopasa a través del tamiz, las gravas, son añadidas al material grueso previamenteseparado (>20 cm).SEPARACIÓN. El material fino, en suspensión y sobretodo en forma de lodo, esintroducido en un sistema múltiple de hidrociclones que consigue separar las arenas delas partículas más finas (limos y arcillas) con una eficacia >99%.FLOTACIÓN. El material que cae al fondo de los recipientes pasa a un sistema deflotación (inyección de aire en el medio acuoso) en el que se separan los contaminantes(atrapados en la espuma) de las partículas gruesas.Las partículas gruesas son desecadas en un equipo dotado de un ciclón desecador yalmacenadas.MANEJO DE LOS LODOS. Los materiales finos son conducidos a unos hidrociclones ysistemas clarificadores para separar los materiales finos del medio acuoso: Se pasan através de unos filtros, se recoge el lodo y se comprime para reducir su volumen del ordendel 50% y almacenarlo en un vertedero.El agua se recicla introduciéndola nuevamente en el sistema.

33


http://www.art-engineering.com/


vado

ex

situ

: on

site

. Kin

g of

Pru

ssia

En esquema, los suelos excavados fueron llevados a unaplanta de descontaminación levantada en el mismo lugar (onsite). Las muestras se sometieron a una criba por tamaños,pasando después al baño de lavado, condicionadores yunidades de flotación.El suelo tratado (sólo constituido por fragmentos gruesos) sevolvió a depositar en la zona de extracción.

34


Características del suelo. 13% gravas, 92% arenas; pH 6,5.

Total de suelo tratado. 18.144 tn.

Duración de la operación. 4 meses (marzo-junio 1993).

Costes. 7.700.000 $. Coste unitario de 800 $/m3


vado

ex

situ

: on

site

. Kin

g of

Pru

ssia Tratamiento

35


EPA 542-C-04-004Cr, Cu, Ni Nivel de intervención para parques 500 mg/kg

92,4

Efecti-vidad

limpieza%

87,2

88,9


vado

ex

situ

: on

site

. Kin

g of

Pru

ssia Resultados

Cr normal 20-200; Nivel intervención parques 500Cu normal 10-30; Nivel intervención parques 500Ni normal 10-35; Nivel intervención parques 500

UNTREATED SOIL - Representa el suelo antes de cualquiertratamiento.CLEAN SAND PRODUCT - Representa al suelo tratado yvuelto a colocar en el sitio.SLUDGE CAKE - Concentraciones en el residuo deltratamiento (pasta de lodo) y llevado a un vertedero.

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❏ Descripción

Extracción química.

Excavación

TamizadoTratamiento

químicocon agitación

Separación(con

hidrocicloneso floculantes)

Floculación

DesecadoLíquidos

Suelo limpio

Depuración

gravasgruesos

finos

Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA

Extracción química

Ext

racc

ión

quím

ica

Los reactivos químicos no destruyen a los contaminantessolo los disuelven. Por tanto se origina un residuo con loscontaminantes concentrados que deben ser tratados oalmacenados.Duración del tratamiento de 10 a 40 minutos.Los dos agentes extractantes: ácidos (clorhídrico) ydisolvente orgánicos apolares (en este caso no es el agua elvehiculo de transporte como en el caso de lavado). Se tratauna técnica ex situ que consta de agitación, separación porhidrociclones, floculación (añadiendo Cl2Mg, CaCO3, cal,NaOH) y posterior desecado.

37


Descripción Extracción por ácidos y por reactivos orgánicos.


Contaminantes orgánicos, VOCs / SVOCs (PCBs,combustibles derivados del petróleo) y metales pesados.

Fácil manejo.

Tratamiento completo.

. Cualquier tipo de suelos.

Localización Técnica ex situ (on site y off site).

Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICAE

xtra

cció

n qu

ímic

a

-- Fácil manejo (suelo en planta de tratamiento), situacióncontrolada, condiciones prefijadas, estándares.-- Tratamiento completo: mezclado, agitación, tamizado ytratamiento selectivo.

-- Para cualquier tipo de suelos (no necesitan serpermeables).

38



Los contaminantes orgánicos y las arcillas.

Altos contenidos en materia orgánica.

Reactivos químicos utilizados.

Neutralizar la acidez resultante.


. Técnica moderadamente utilizada.

Tiempo. Moderado tiempo de ejecución.

Costes. Moderados a altos, 200-800 $/m3.

Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICAE

xtra

cció

n qu

ímic

a

-- Los contaminantes orgánicos son fuertemente adsorbidospor las arcillas, por lo que resultan difíciles de eliminar.

-- Altos contenidos en materia orgánica requierentratamiento previo.

-- Los reactivos químicos utilizados pueden por si soloscrear problemas de toxicidad.

-- Con la extracción ácida hay que finalmente neutralizar laacidez resultante.

39


Un caso prácticoSituación inicial Localización. Alaska (USA).

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goog

le.c

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Alaska

Sparrevohn

Un

caso

prá

ctic

o: S

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evoh

nTécnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA

40


http://maps.google.com

Un

caso

prá

ctic

o: S

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evoh


Se trata de un estación de radar construida en 1952perteneciente a la red de diez estaciones de radar para ladefensa y protección del territorio americano. Se encuentrasituada a, aproximadamente, 322 Km de Anchorage. Esúnicamente accesible por aire por la US Air Force.

41


Situación inicial

Localización. Sparrevohn Long Range Radar Station, Alaska (USA).

Origen de la contaminación.Descubrimiento 19861.000 toneladas métricas de PCBs.Remediación 1996.

Contaminantes.PCBs halogenados semivolátiles de 5 a 500 mg/kg en los suelos,con una media de 80 mg/kg.

Área contaminada.Unas 1.000 t

Un

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


En 1986 se descubrió una contaminación del suelo deaproximadamente 1.000 toneladas métricas de PCBs.Procediéndose en el verano de 1996 a su remediación.PCB = (Polychorinated biphenilys) Bifenilos policloradosNivel Genérico de Referencia para PCBs (BOE 18/01/05):0,8 mg/kg para uso industrial; 0,08 urbano; 0,01 agrícola

42


Tratamiento

Técnica.

Extracción química con disolventes on site.

Procedimiento.Dos zonas. Parte baja de la colina.Máximas 0,1 a 11.358 mg/kg de PCBs en suelos.Se excavó el suelo (410 tn) y se llevaron a un vertedero off site.

Parte alta de la colina.Máximas de 5 a 500 mg/kg de PCBs; media 80 mg/kg.Se excavaron 550 tn. y se trataron por extracción química on site.

Un

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


Se eligió la extracción por solventes frente a otras posiblestecnologías, como la desorción térmica o el lavado delsuelo, por ser la que mejor se adaptaba a las operatividaden un sitio tan remoto y aislado (menos equipamiento ymenor cantidad de materiales -fuel, agua y electricidad-; ymenos riegos, el tratamiento térmico podría inducir laformación de dioxinas y furanos).

Nivel Genérico de Referencia para PCBs (BOE 18/01/05):0,8 mg/kg para uso industrial; 0,08 urbano; 0,01 agrícola

43


EPA 542-C-04-004

(TSDF) treatment, storage, and disposal facilityUn

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


El sistema elegido constaba de los siguientes procesos.

44


10 m

1,2 m

5 m

Celdas de tratamiento

Celdas de almacenamiento

112m3

Un

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


Se excavaron cinco celdas de tratamiento y dos de almacenamiento(solvente limpio y contaminado) de unos 100 m3 con la paredesrecubiertas por membrana impermeables

Se construyeron con un sistema de drenaje para recoger los PCBs.

Recubierta superior para evitar evaporación y preservar del agua delluviaCada celda se relleno de suelo y disolvente, permaneciendo encontacto durante 24 horas. La operación se repitió durante ochosesiones.Después se drenó la mezcla contaminante / suelo / disolvente y setransfirió a la celda de almacenaje de la cual se separó el dioslventemediabte una célula de tamizado molecular.El suelo tratado de la celda se extrae y se rellena con otro suelocontaminado para proseguir el tratamiento.El suelo tratado se le añaden nutrientes y microorganismos para quebiodegraden el disolvente residual que puede quedar en el suelo.

45


Tratamiento

Características del suelo.

Textura gruesa, con gravas y sin apenas arcilla;

humedad < 9%.

Total de suelo tratado. 954 m3.

Duración de la operación. 2 meses.

Costes. El coste total del tratamiento fue de 828.179$.

Con un coste unitario de 593$/m3 de suelo tratado.

Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICAU

n ca

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ráct

ico:

Spa

rrev

ohn

46


Resultado final

Objetivos

Los objetivos del tratamiento:

15 mg/kg de PCBs para el suelo tratado

2 mg/L de PCBs en el líquido de extracción.

Resultados

Un

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


47


Resultados.

PCBs antes 80 mg/kg de media; tratados 3,3 PCBs antes 80 mg/kg de media; tratados 3,3 mg/kg (96% demg/kg (96% de

eficacia).eficacia).

La cantidad de contaminantes extraídos: 15 kg.La cantidad de contaminantes extraídos: 15 kg.

EP

A 5

42-C

-04-

004

Un

caso

prá

ctic

o: S

parr

evoh


Una vez limpiados los disolventes sus concentraciones deUna vez limpiados los disolventes sus concentraciones dePCBs quedaron por debajoPCBs quedaron por debajo de los l de los límites de detección (0,1ímites de detección (0,1mg/L).mg/L).La cantidad de contaminantes extraídos de los suelos seLa cantidad de contaminantes extraídos de los suelos secalculó en 15 calculó en 15 kgkg..

15 mg/kg de PCBs para el suelo tratado

2 mg/L de PCBs en el líquido de extracción para poder sereliminado mediante combustión

48


Oxidación/reducciónIn situ y ex situ

In situ

DescripciónDestrucción química de los contaminantes orgánicos por

oxidación (lo más frecuente) o por reducción.

Reactivos oxidantes: permanganato, agua oxigenada,ozono, hipocloritos, cloro y dióxido de cloro.

Reactivos reductores: H2S, sulfato ferroso y sulfuro decalcio.

Oxid/red In situ

Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN / REDUCCIÓNO

xida

ción

in s

itu

Transformación de los contaminantes por oxidación oreducción a sustancias menos tóxicos, menos móviles oinertes.Reacciones redox envuelven transferencia de electrones;unos materiales son oxidados al perder electrones a costade otras sustancias que se reducen al ganar electrones.

49


www.frtr.gov

Oxi

daci

ón in

situ

Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN / REDUCCIÓN

Los agentes oxidantes pueden causar la descomposición de los contaminantesorgánicos en cuestión de minutos y con una eficacia > 90%. El resultado final de esteproceso es mineralizar a los contaminantes orgánicos a CO2 y agua.Los reactivos oxidantes son diversos:O3. Ozono. Actúa muy rápidamente y su acción es más rápida en suelos ácidos. Sudescomposición in situ puede oxigenar el suelo y producir bioestimulación.H2O2. La oxidación puede realizarse mediante la utilización de agua oxigenada(H2O2). El agua oxigenada junto a hierro ferroso constituye el reactivo de Fenton queactúa como un poderoso oxidante que degrada rápidamente a los contaminantesorgánicos. El reactivo de Fenton es muy efectivo en condiciones muy ácidas (pH de 2a 4) y se vuelve inactivo bajo condiciones de alcalinidad moderadas a fuertes. Elagua oxigenada en presencia de hierro ferroso (Fe2

+)reacciona dando radicaleshidróxidos (OH•), hierro férrico (Fe3

+) e iones hidroxilos (OH-). Estos iones hidroxilosson fuertemente oxidantes y pueden romper los enlaces hidrocarbonados de losconstituyentes del petróleo, como el benceno, tolueno, etilbenceno y xileno y tambiénataca a los hidrocarburos aromáticos (PAHs) y al MTBE (methyl tertiary butyl ether), unaditivo común de las gasolinas.Permanganato. Normalmente se usa permanganato de K, pero también puede serde Na, Ca o Mg. La reacciones de oxidación del KMnO4 son mucho menos enérgicasy más lentas que las de los dos reactivos anteriores, aunque su rango de actuaciónes mucho mas amplio (pH de 3,5 a 12), también tiene la ventaja de no produce calorni vapores y al estar más tiempo en el suelo permite una mayor infiltración y unmayor tiempo de contacto con los contaminantes.

50



Buenos resultados con los derivados del petróleo.

Contaminantes orgánicos, VOCs, SVOCs, compuestos

orgánicos con comportamiento iónico, aldehídos, ácidos orgánicos,

fenoles, cianuros, combustibles, pesticidas, herbicidas y

plaguicidas organoclorados.

Capaz de destruir compuestos orgánicos recalcitrantes.

Los contaminantes se destruyen.

. Apenas utilizado en suelos.

Oxi

daci

ón in

situ


-- Capaz de destruir compuestos orgánicos recalcitrantescon otras técnicas.-- Muy utilizado para aguas subterráneas pero apenas ensuelos.

51


Limitaciones e inconvenientes Se puede producir coloides y gases tóxicos.

Consume gran volumen de agentes oxidantes.

Resultados muy defectuosos en suelos poco porosos.

. Se necesita de otras tecnologías.

Costes

Costes altos.

Tiempo Muy rápido, de semanas a meses.

Oxi

daci

ón in

situ


-- La destrucción de los contaminantes puede producir

coloides que reducen la porosidad del suelo.

-- Durante la oxidación se pueden producir gases tóxicos.

-- Se necesita de otras tecnologías (extracción de vapores).

52


Oxidación/reducción ex situ.

❏ Descripción

Destrucción química de los contaminantes orgánicospor oxidación y por reducción.

Reactivos oxidantes: permanganato, agua oxigenada,ozono, hipocloritos, cloro y dióxido de cloro.

Reactivos reductores: sulfato ferroso, bisulfito ehidroxisulfito sódicos.

Oxid/red. Ex situ

Oxi

daci

ón /

redu

cció

n ex

situ


A diferencia del procedimiento in situ con este proceso exsitu sí se puede provocar la destrucción de loscontaminantes mediante la REDUCCIÓN, además de poroxidación.

53


www.frtr.gov

Oxi

daci

ón /

redu

cció

n ex

situ


54



Como el tratamiento in situ.

Reducción: inorgánicos, metales pesados y cianuros.

Capaz de destruir compuestos orgánicos recalcitrantes.

Los contaminantes se destruyen.

. Apenas aplicado a suelos.

Oxi

daci

ón /

redu

cció

n ex

situ


-- Como el tratamiento in situ: utilizado para los derivados

del petróleo y VOCs y SVOCs halogenados y no

halogenados.

-- Con la reducción se obtienen buenos resultados para

compuestos inorgánicos, metales pesados y cianuros.

-- Técnica capaz de destruir compuestos orgánicos

recalcitrantes con otras técnicas.

-- Muy poco utilizado para aguas subterráneas y apenas

aplicado a suelos.

55



Se pueden producir gases tóxicos.

Suelos con intensa contaminación requieren grandes

consumos.

Costes

De moderados a altos costes, de 190 a 660 $/m3.

Tiempo Procedimiento de corto a medio plazo de ejecución.

Oxi

daci

ón /

redu

cció

n ex

situ


-- Durante las reacciones de oxidación se pueden producir

gases tóxicos.

-- La técnica no resulta rentable para suelos con intensa

contaminación debido al gran consumo de agentes

oxidantes y reductores.

56


Deshalogenación (Dehalogenation)

Descripción

Destrucción de los compuestos halogenados porreacción con determinados agentes (bicarbonato sódico ypolietilenglicol).

LocalizaciónTécnica in situ y ex situ

Deshalogenación

Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓND

esha

loge

naci

ón

Los mecanismos de ataque pueden ser por:reemplazamiento de las moléculas halogenadas, porvolatización parcial o por descomposición total.Los contaminantes halogenados, pueden contener diversoshalógenos, como fluor, cloro, bromo, yodo, perogeneralmente se trata de cloro.

57


In situ

Des

halo

gena

ción

Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN

IN SITUSe mezcla el agente deshalogenante en el suelo junto anutrientes. Al aumentar la actividad microbiana por losnutrientes se produce un elevado consumo de oxígeno (porla respiración de los organismos) originándose u ambientefuertemente reductor que provoca la descloración de loscompuestos orgánicos por reacciones químicas ymicrobiológicas.

58


http://www.remediationequipment.com/

ON SITE

59


www.frtr.gov

Ex situ: off site

Des

halo

gena

ción


El suelo es tamizado para retirar los fragmentos gruesos,luego se mezcla y tritura con el agente deshalogenador(bicarbonato sódico y polietilenglicol) en un reactor y secalienta (por encima de 330º) para producir la volatizaciónde los contaminantes clorados. Luego estos se condensan,se recogen y se tratan.Finalmente se lava el suelo, se seca y se devuelve al sitiooriginal.

60



Elimina VOCs, SVOCs, PCBs, dioxinas, furanos,

hidrocarbonos clorurados y pesticidas.

Para VOCs halogenados recalcitrantes (PCBs).

. Los contaminantes se destruyen.

Limitaciones e inconvenientes Suelos arcillosos con excesivos costes.

Se requieren normalmente grandes cantidades de

reactivos.

. En muy raras ocasiones como técnica independiente.Des

halo

gena

ción


-- Esta técnica es capaz de destruir VOCs halogenados que son

recalcitrantes para otras técnicas.

-- La deshalogenación con polietilenglicol es una de las pocas

técnicas (además de la incineración) capaces de destruir con

efectividad a los PCBs.

-- Suelos con altos contenidos en arcillas incrementa excesivamente

los costes.

-- Concentraciones de compuestos orgánicos clorados > 5%

requieren grandes cantidades de reactivos.

-- Utilizada en muy raras ocasiones como técnica independiente,

generalmente acompañada de la desorción térmica o del lavado del

suelo.

.

61


www.frtr.gov

Des

halo

gena

ción


Generalmente esta tecnología requiere de un tratamientofinal de lavado por agua y secado.El suelo excavado es transportado a la planta dedescontaminación. La deshalogenación se lleva a cabo enun reactor en el que se mezcla el suelo con los agentesquímicos. Una vez terminado el proceso dedeshalogenación se recoge el exceso de reactivo y serecicla enviándolo nuevamente al reactor. El procesotermina acoplando una tecnología de lavado del suelo poragua para remover los posibles contaminantes residuales.Con lo que el suelo queda prepara para llevarlo nuevamentea su posición inicial.

62


Costes

De moderados a altos, de 220 a 550 $/m3.

Tiempo

Procedimiento de corto a medio plazo.

Des

halo

gena

ción


De moderados a altos, de 220 a 550 $/m3, aparte de lasmovilizaciones de tierra y el transporte.

Documents

Descontaminación de suelos - Edafologia.netedafologia.net/desconta/quimicas2.pdf · 2 Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II 1 Introducción 2 Técnicas de